5. März 2024 | Ein Forschungsteam vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA und dem Campus Schwarzwald hat eine Roboterzelle zur Produktion von Brennstoffzellenstacks entwickelt. Sie soll die Stacks „in Sekundenschnelle und vollkommen automatisiert“ zusammensetzen können. Damit sei eine wesentliche Voraussetzung dafür erfüllt, dass Brennstoffzellensysteme günstiger werden und im Schwerlastverkehr mit dem Verbrennungsmotor konkurrieren können.

Das Stuttgarter Fraunhofer IPA hat mit dem Centrum für Digitalisierung, Führung und Nachhaltigkeit Schwarzwald (Campus Schwarzwald) im Rahmen des Projekts „H2FastCell“ eine „Roboterzelle“ zur automatisierten Produktion von Brennstoffzellenstacks entwickelt, so das Institut am Dienstag (5. März). Der Aufbau eines Stacks soll mit ihr nur zwei Sekunden in Anspruch nehmen.

Pro Sekunde lege die Roboterzelle eine Bipolarplatte oder Membran-Elektrodeneinheit auf dem Brennstoffzellenstack ab. Ein Stack aus 400 einzelnen Brennstoffzellen sei somit schon nach rund 13 Minuten fertig. Die manuelle Produktion würde ein Vielfaches der Zeit benötigen.

Die Roboterzelle befindet sich laut Fraunhofer IPA auf einem Versuchsfeld des Campus Schwarzwald in Freudenstadt. Künftig soll diese vor allem KMU als Prüfstand dienen, um deren Produkte zu testen. „Damit haben wir den Grundstein für unser zukünftiges Forschungszentrum für biointelligente Wasserstoff-Kreislaufwirtschaft im Schwarzwald gelegt“, so Stefan Bogenrieder, Geschäftsführer des Campus Schwarzwald. „Wir wollen so die Wasserstofftechnologie gemeinsam mit Unternehmen in Baden-Württemberg für die mobile und stationäre Nutzung als Energieträger nutzbar machen.“

Von der Manufaktur zur Serienfertigung

Brennstoffzellenstacks werden bislang in einem zeitaufwendigen Manufakturbetrieb gefertigt. Damit Brennstoffzellen aber Verbrennungsmotoren im Schwerlastverkehr ablösen können, müssten sie in industrieller Massenproduktion und entsprechend kostengünstig hergestellt werden, so Erwin Groß von der Abteilung Unternehmensstrategie und -entwicklung am Fraunhofer IPA und einer der Leiter des Projekts.

Geschwindigkeit und Präzision stellten besondere Anforderungen an die Hardware der Roboterzelle. Beispielsweise bestehen die eigens für das Forschungsprojekt entwickelten Sauggreifer aus carbonfaserverstärktem Kunststoff. So bleibe die Masse, die beschleunigt und abgebremst werden muss, möglichst gering.

Roboterzelle auf dem Campus Schwarzwald in Freudenstadt (© Fraunhofer IPA/Rainer Bez)

An dem inzwischen beendeten Projekt H2FastCell waren auch fünf Unternehmen aus Baden-Württemberg beteiligt:

• der Softwareentwickler ISG Industrielle Steuerungstechnik GmbH aus Stuttgart
• der Vakuumtechnikhersteller J. Schmalz GmbH aus Glatten im Nordschwarzwald
• der Sensorproduzent I-mation GmbH aus Rottweil
• der Maschinen- und Anlagenbauer Teamtechnik Maschinen und Anlagen GmbH aus Freiberg am Neckar
• der Automatisierungstechniker Weiss GmbH aus Buchen im Odenwald.

Das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg hat H2FastCell mit rund 2,3 Mio. Euro gefördert. Das süddeutsche Bundesland investiert viel Geld in die Entwicklung von Wasserstofftechnologie. Anfang Februar meldete das Ministerium, die Forschungsfabrik für Wasserstofftechnologie und Brennstoffzellentechnik (HyFaB) mit weiteren 7 Mio. Euro fördern zu wollen.

(Quelle: Fraunhofer IPA/2024)